☰

Блок-схема с dsp/TikZ для адаптивного подавления обратной связи

tag-icon • tag-icon tikz-pgf
Блок-схема с dsp/TikZ для адаптивного подавления обратной связи

Привет любителям графического текса :) Пытаюсь нарисовать в TikZ схему, максимально похожую на эту: введите описание изображения здесь

Я использую библиотеку dsp TikZ и думаю, что мои усилия движутся в правильном направлении; однако есть несколько вещей, которые мне не удалось настроить должным образом, как вы можете видеть из MWE.

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{dsp,chains}
\begin{document}

\begin{tikzpicture}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen,dsp/label=below] (ns) {$v(t)$}; 
\node[dspmultiplier,left=of ns,fill=gray] (mic) {};
\node[dspadder,left=of mic,left=1.5cm] (add) {};
\node[coordinate,left=of add,left=2.35cm]                  (fp1) {};
\node[dspfilter,above=of fp1,above=1.5cm]                     (gain) {$G$};
\node[coordinate,above=of gain,above=1.5cm]                  (fp2) {};
\node[dspnodefull,right=of fp2,right=2.55cm]                  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter,right=of gain,right=1.15cm]                     (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[dspsquare,right=of fp2,right=4cm]                  (ls) {};
\node[dspfilter,right=of gain,right=4cm]                  (feedback) {F};
\node[dspnodefull,left=of add]                  (afupd1) {};
\node[coordinate,above=of afupd1,above=1cm]                  (afupd2) {};
\node[coordinate,right=of adfilt,above=3.5cm,right=0.5cm]                  (afupd3) {};
% Connections
\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspline] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- (afupd3);
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspline] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) -- (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) -- (mic);

 \end{tikzpicture}

 \end{document}

Вот как выглядит мой MWE:

введите описание изображения здесь

А именно, вот что я не смог должным образом воссоздать:

  1. символы микрофона и громкоговорителя (серые блоки)
  2. вертикальное выравнивание фильтрующих блоков
  3. правильное расположение пунктирной косой линии (она должна перерезать блок с \hat{F} прямо посередине)
  4. изогнутые линии к блоку фильтра и от него с F
  5. знаки плюс и минус в сумматоре.

Кто-нибудь готов помочь этому бедному пользователю TikZ?

Спасибо ;)

решение1

Одна из возможностей:

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{dsp,chains,calc,shapes.geometric}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen,dsp/label=below] 
  (ns) {$v(t)$}; 
\node[left=of ns,fill=gray,circle,draw] 
  (mic) {};
\draw ([yshift=8pt]mic.east) -- ([yshift=-8pt]mic.east);
\node[dspadder,left=of mic,left=1.5cm,label={above right:$-$},label={below right:$+$}] 
  (add) {};
\node[coordinate,left=of add,left=2.35cm]
  (fp1) {};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,above=of fp1,above=1.5cm]
  (gain) {$G$};
\node[coordinate,above=of gain,above=1.5cm]
  (fp2) {};
\node[dspnodefull,right=of fp2,right=2.55cm]
  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=1.15cm] 
  (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[draw,right= 4cm of fp2,fill=gray,trapezium,shape border rotate=90,shape border uses incircle]
  (ls) {};
\draw ([yshift=-10pt]ls.west) -- ([yshift=10pt]ls.west);
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=4cm]
  (feedback) {F};
\node[dspnodefull,left=of add]
  (afupd1) {};
\node[coordinate,above=of afupd1,above=1cm]
  (afupd2) {};
\coordinate (aux) at ([yshift=-4pt]adfilt.center);
% Connections

\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspconn] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- ( $ (afupd2)!2.7cm!(aux) $ );
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspconn] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) to[out=0,in=90] (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) to[out=-90,in=30] ([yshift=3pt]mic.east);

 \end{tikzpicture}

 \end{document}

введите описание изображения здесь

Ответы на конкретные вопросы:

  1. Используйте стандартные формы TikZ. Например, динамик — это просто повернутый объект trapeziumиз shapes.geometricбиблиотеки.

  2. Не нужно никаких дополнительных настроек. Можно использовать стандартный minimum heightключ для dspfilterузлов.

  3. Я поместил вспомогательную координату в adfilt.center(слегка сместив ее вниз, чтобы линия не перекрывала «F»), а затем использовал ее ( $ (<name1>)!<length>!(<name2>) $ )из библиотеки calc.

  4. Вы можете использовать to[out=<angle1>,in=<angle2>].

  5. Я разместил нужные метки на addузле.

В комментарии упоминалась некоторая проблема с вырезанными метками при включении рисунка из внешнего файла. В этом случае я бы предложил вам использовать класс standaloneдля создания вашего изображения в виде отдельного файла PDF, который затем можно легко включить в ваш документ с помощью стандартного \includegraphicsмеханизма из graphicx; вы можете использовать borderопцию standalone для управления отступами вокруг вашего рисунка, если это необходимо:

Например, сохраните следующее как, скажем, MyImage.tex:

\documentclass[tikz,border=10pt]{standalone}
\usetikzlibrary{dsp,chains,calc,shapes.geometric}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen,dsp/label=below] 
  (ns) {$v(t)$}; 
\node[left=of ns,fill=gray,circle,draw] 
  (mic) {};
\draw ([yshift=8pt]mic.east) -- ([yshift=-8pt]mic.east);
\node[dspadder,left=of mic,left=1.5cm,label={above right:$-$},label={below right:$+$}] 
  (add) {};
\node[coordinate,left=of add,left=2.35cm]
  (fp1) {};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,above=of fp1,above=1.5cm]
  (gain) {$G$};
\node[coordinate,above=of gain,above=1.5cm]
  (fp2) {};
\node[dspnodefull,right=of fp2,right=2.55cm]
  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=1.15cm] 
  (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[draw,right= 4cm of fp2,fill=gray,trapezium,shape border rotate=90,shape border uses incircle]
  (ls) {};
\draw ([yshift=-10pt]ls.west) -- ([yshift=10pt]ls.west);
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=4cm]
  (feedback) {F};
\node[dspnodefull,left=of add]
  (afupd1) {};
\node[coordinate,above=of afupd1,above=1cm]
  (afupd2) {};
\coordinate (aux) at ([yshift=-4pt]adfilt.center);
% Connections

\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspconn] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- ( $ (afupd2)!2.7cm!(aux) $ );
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspconn] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) to[out=0,in=90] (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) to[out=-90,in=30] ([yshift=3pt]mic.east);

 \end{tikzpicture}

 \end{document}

После обработки pdflatexвы получите MyImage.pdfфайл, выглядящий следующим образом (серая область вокруг рисунка не является частью результирующего PDF-файла):

введите описание изображения здесь

Тогда вы можете использовать

\usepackage{graphicx}% in preamble
\includegraphics{MyImage}% in document body

в вашем .texфайле, чтобы включить изображение. Вы можете управлять отдельными полями с помощью boderклавиши (см. автономную документацию).

решение2

Я взял код Гонсало и подправил его, чтобы решить вопрос 2 (размер фильтров).

Библиотека dspсодержит команду \dspfilterwidth, которая задает ширину блоков фильтров (именно поэтому они, похоже, плохо работают с minimum widthи minimum height, по крайней мере, в моем тестировании).

Поэтому я начал с того, что сделал это немного более удобным и расширил стиль dspfilter, чтобы получить определенную высоту для фильтров:

\renewcommand{\dspfilterwidth}{8mm}

\newcommand{\dspfilterheight}{1.8cm}
\tikzset{dspfilter/.append style = {minimum height=\dspfilterheight}}

К сожалению, это портит расстояние между многими блоками, поэтому я просмотрел код узла и немного подправил его так, чтобы блоки выстраивались в линию, даже если вы сами выбираете другие константы.

Я также добавил символы математического режима в самый правый фильтр: они должны быть $F$не обычными, Fесли вы хотите, чтобы они соответствовали исходной диаграмме.

Вот мой измененный код:

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{dsp,chains,calc,shapes.geometric}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}

\renewcommand{\dspfilterwidth}{8mm}
\newcommand{\dspfilterheight}{1.8cm}

\tikzset{dspfilter/.append style = {minimum height=\dspfilterheight}}

\newcommand{\dspvspace}{1.2cm}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen, dsp/label=below]
  (ns) {$v(t)$}; 
\node[left=of ns, fill=gray, circle, draw]
  (mic) {};
\draw ([yshift=8pt] mic.east) -- ([yshift=-8pt] mic.east);
\node[dspadder, left=of mic, left=2.35cm, label={above right:$-$}, label={below right:$+$}]
  (add) {};
\node[coordinate, left=of add, left=1.8cm]
  (fp1) {};
\node[dspfilter, above=of fp1, above=\dspvspace]
  (gain) {$G$};
\node[coordinate, above=of gain, above=\dspvspace]
  (fp2) {$fp2$};
\node[dspnodefull, above=of add, above=2*\dspvspace+\dspfilterheight-0.5*\dspoperatordiameter-\dspblocklinewidth]
  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter, above=of add, above=\dspvspace-0.5*\dspoperatordiameter] 
  (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[draw, above=of mic, above=2*\dspvspace+\dspfilterheight-\dspblocklinewidth-0.4cm, fill=gray, trapezium, shape border rotate=90, shape border uses incircle]
  (ls) {};
\draw ([yshift=-10pt] ls.west) -- ([yshift=10pt] ls.west);
\node[dspfilter, above=of ns, above=\dspvspace]
  (feedback) {$F$};
\node[dspnodefull, left=of add, left=0.8cm]
  (afupd1) {};
\node[coordinate, above=of afupd1, above=\dspvspace]
  (afupd2) {};
\coordinate (aux) at (adfilt.center);

% Connections

\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspconn] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- ( $ (afupd2)!3cm!(aux) $ );
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspconn] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) to[out=0,in=90] (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) to[out=-90,in=30] ([yshift=3pt]mic.east);

\end{tikzpicture}

\end{document}

и вот что он выдает:

введите описание изображения здесь

Связанный контент